KR101013822B1 - 주파수 스캔 방식의 수중 침투형 초음파 멸균기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주파수 스캔 방식의 수중 침투형 초음파 멸균기에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 (1) 초음파 진동자와 진동판으로 구성된 초음파 발진부; (2) 초음파 살균 효과를 증대시키기 위하여 열을 발생시키는 발열체; 및 (3) 상기 초음파 발진부 및 상기 발열체를 내장하는 하우징을 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.

본 발명에서 제안하고 있는 주파수 스캔 방식의 수중 침투형 초음파 멸균기에 따르면, 추가적인 시설을 설비하지 않아도 되므로 저장용 물탱크 및 정수 처리 시스템에서 간편하게 사용할 수 있으며, 또한 화학적인 첨가제 투입이 곤란하거나, 고온살균방식으로 인해 영양소 파괴나 높은 에너지 비용에 대한 단점을 보완하고자 하는 음료수 제조 공정에서 제품의 품질을 저하시키지 않고 살균 처리할 수 있다. 또한, 본 발명의 주파수 스캔 방식의 수중 침투형 초음파 멸균기는 다른 멸균 방식에 비하여 비용을 절약할 수 있다.

초음파 멸균기, 주파수 스캔 방식, 발열체

Description

주파수 스캔 방식의 수중 침투형 초음파 멸균기{ULTRASONIC STERILIZER OF UNDERWATER TYPE WITH USING FREQUENCY SCAN}

본 발명은 주파수 스캔 방식의 수중 침투형 초음파 멸균기에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 초음파 발진부에서 여러 대역의 주파수를 스캔 방식으로 송출하면서 다양한 공진 모드를 형성하여 캐비테이션을 발생시키고, 초음파의 멸균 효과를 증대시킬 수 있는 열을 발생시키는 발열체를 내장하며, 직육면체 형태의 하우징으로 구성되어 멸균하고자 하는 액체 매체에 인입시켜서 액체 내에 서식하는 미생물의 멸균처리가 가능하도록 하는 주파수 스캔 방식의 수중 침투형 초음파 멸균기에 관한 것이다.

수인성 질병을 유발하는 병원성 미생물의 증식은 대부분 식수에 기인한다. 수질 오염으로 인해 식수 중 병원성 장내세균이 존재할 경우 직접 식수를 마실 경우 급성 질병을 유발할 수 있다. 따라서 상수원의 물, 아파트 물탱크, 액체로 된 우유, 과즙 음료 등의 정수처리 과정에서 미생물 살균을 위한 소독 공정이 중요하다.

영양분과 수분을 함유하고 있는 액체가, 미생물이 번식하기에 적당한 온도와 습도 조건을 갖추게 되면 액체 내에 서식하는 미생물의 숫자는 기하급수적으로 증가하게 되는데, 이러한 미생물 중 일부는 동식물뿐만 아니라 인체 내에서 매우 유익한 작용을 하기도 하지만 세균을 비롯한 곰팡이, 바이러스 등의 일부 미생물은 음식물을 부패시키거나 건강에 치명적인 해를 끼치기도 한다.

원수는 침전과 여과 과정만으로도 많은 부분의 오염 물질이 제거되어 식수로 사용될 수 있다. 그러나 일련의 물리적 처리 과정에 의해서도 세균이 완전하게 처리되지 않아서 잔류하는 경우가 빈번히 발생하게 된다. 이와 같은 상황에서 수질 오염이 심해짐에 따라 물의 정수 공정은 더욱 필수적이다. 대부분의 정수 처리 공정에서는 살균력이 오래 지속되고, 비교적 저렴한 대표적인 살균제인 염소를 주입해서 처리하는 공정을 택하고 있다. 그러나 염소를 과다 투입할 경우 염소 냄새를 발생시키기도 하고, 투입된 염소 중 일부는 다른 유기물과 결합하여 발암성 부산물을 생성하는 단점이 있는 것으로 알려져 있다.

또한, 유해한 미생물의 증식을 억제하거나 멸균하기 위해 특정 온도까지 열을 가해 멸균 처리하는 방법이, 화학적인 첨가제 투입이 곤란한 음료수 등에 주로 사용되고 있다. 이 처리 방법은 살균력이 강하며, 대량의 제품을 순차적으로 또는 연속적으로 멸균 처리할 수 있으나 온도에 따라서 영양소 파괴, 고온 가열을 위한 에너지 유지 비용이 증대되는 단점이 있다.

오존 살균의 경우 환원 상태의 화합물과 반응하는 강력한 산화제이다. 이는 염소보다 1.5배 더 강하고, 살균뿐만 아니라 탈취, 탈미 등의 효과도 뛰어나다. 이차 오염의 문제도 발생하지 않으며, 처리 속도가 빠르다는 장점을 가지고 있다. 그러나 급수 계통에서 필요 잔류량이 유지될 수 없고, 장치비 및 유지비 등이 많이 든다는 단점이 있다.

초음파를 활용한 수처리 방법은 1990년대 초부터 연구가 시작되었고 초음파 조사에 의해 물 내에 캐비테이션을 발생시킴으로써 세균을 죽이거나 비활성화하는 방법으로서 화학적 처리 방법과 고온열처리 방법의 단점을 보완할 수 있는 방법으로 오랫동안 연구가 수행되어 왔으며, 의료기 분야 등 사용처에 따른 부분적인 실용화가 이루어지고 있다.

본 발명은 기존에 제안된 방법들의 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 적절한 초음파 에너지 밀도를 유지하는 진동 모드를 형성할 수 있도록 여러 대역의 초음파 주파수를 스캔 방식으로 조사하고, 초음파의 효과를 증대시킬 수 있도록 발열체를 내장하여 열처리를 병행함으로써, 추가적인 시설이 필요하지 않는 침투형 초음파 멸균기를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 주파수 스캔 방식의 수중 침투형 초음파 멸균기는,

(1) 초음파 진동자와 진동판으로 구성된 초음파 발진부;

(2) 초음파 살균 효과를 증대시키기 위하여 열을 발생시키는 발열체; 및

(3) 상기 초음파 발진부 및 상기 발열체를 내장하는 하우징을 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 초음파 발진부의 온도를 감지하여 상기 초음파 진동자의 작동 상태를 확인하는 온도 모니터링부를 더 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 초음파 발진부 및 상기 발열체에 전력을 공급하기 위한 전력 케이블을 삽입하는 케이블 삽입부를 더 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 초음파 발진부는, 하이파워 드라이버에 의해 주파수를 발생하며, 여러 대역의 주파수를 스캔 방식으로 조사할 수 있다.

바람직하게는, 상기 발열체는, 초음파 살균 효과를 증대시킬 수 있도록 부가적인 열을 발생할 수 있다.

바람직하게는, 상기 초음파 멸균기의 살균 시간, 살균 온도, 및 살균 주파수를 조절할 수 있는 제어부를 더 포함할 수 있다.

본 발명에서 제안하고 있는 주파수 스캔 방식의 수중 침투형 초음파 멸균기에 따르면, 추가적인 시설을 설비하지 않아도 되므로 저장용 물탱크 및 정수 처리 시스템에서 간편하게 사용할 수 있으며, 또한 화학적인 첨가제 투입이 곤란하거나, 고온살균방식으로 인해 영양소 파괴나 높은 에너지 비용에 대한 단점을 보완하고자 하는 음료수 제조 공정에서 제품의 품질을 저하시키지 않고 살균 처리할 수 있다. 또한, 본 발명의 주파수 스캔 방식의 수중 침투형 초음파 멸균기는 다른 멸균 방식에 비하여 비용을 절약할 수 있다.

이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여, 본 발명에 따른 실시예에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 스캔 방식의 수중 침투형 초음파 멸균기의 구성을 나타내는 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 스캔 방식의 수중 침투형 초음파 멸균기(100)는, 초음파 진동자와 진동판으로 구성된 초음파 발진부(110), 초음파 발진부(110) 및 발열체를 내 장하는 하우징(120)을 포함한다. 또한, 도 1에 도시되지는 않았지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 스캔 방식의 수중 침투형 초음파 멸균기(100)는, 초음파 발진부(110)의 초음파 살균 효과를 증대시키기 위하여 열을 발생시키는 발열체를 더 포함하며, 초음파 발진부(110)의 온도를 감지하는 온도 모니터링부를 더 포함할 수 있다. 또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 스캔 방식의 수중 침투형 초음파 멸균기(100)는, 초음파 발진부(110) 및 발열체에 전력을 공급하기 위한 전력 케이블을 삽입하는 케이블 삽입부(130)를 더 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 스캔 방식의 수중 침투형 초음파 멸균기(100)는, 초음파 멸균기의 살균 시간, 살균 온도, 및 살균 주파수를 조절할 수 있는 제어부를 더 포함할 수 있다.

초음파 발진부(110)는, 초음파 진동자와 진동판으로 구성되어, 초음파를 발진시키는 역할을 한다. 진동판의 형태는, 도 1에 도시된 바와 같이 원형으로 구성할 수 있다. 초음파 발진부(110)는, 하이파워 드라이버에 의해 주파수를 발생하며, 여러 대역의 주파수를 스캔 방식으로 조사하도록 구성할 수 있다. 즉, 초음파 발진부(110)는, 적절한 초음파 에너지 밀도를 유지시키는 여러 대역의 주파수를 스캔하면서 초음파 에너지를 출력하게 된다. 즉, 이미 널리 알려진 바와 같이 물질마다 캐비테이션의 강도를 최고로 유지하기 위한 주파수가 각각 상이하므로, 초음파 발진부(110)는 이를 감안하여 다양한 종류의 물질에 대한 여러 대역의 주파수를 모두 스캔할 수 있도록 한다. 따라서 사용자는 여러 대역의 주파수 스캔이 가능한 초음파 발진부(110)를 사용하면, 물질의 특성에 대응되는 최적의 주파수 대역을 직접 선택하여 최적의 초음파 에너지 밀도를 유지할 수 있기 때문에, 본 발명은 활용성이 매우 높다는 장점이 있다.

발열체는, 하우징(120) 내에 설치되어, 초음파 살균 효과를 증대시키는 역할을 한다. 즉, 발열체는, 부가적인 열을 발생시킴으로써, 본 발명에서 제안하고 있는 초음파 멸균기의 초음파 살균 효과를 증대시킬 수 있다. 발열체는, 균일하게 작용하여 초음파 멸균 효과를 증대시킬 수 있도록 직육면체 형태의 하우징 내부 모 서리에 설치될 수 있다.

하우징(120)은 초음파 발진부(110) 및 발열체를 내장하는 역할을 하며, 수중 침투가 가능하도록 구성된다. 하우징(120)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 직육면체 형태로 구성될 수 있다.

온도 모니터링부는, 하우징(120) 내에 설치되어, 초음파 발진부(110)의 온도를 감지하는 역할을 한다. 온도 모니터링부에서는, 초음파 발진부(110)의 온도를 감지하여 하우징 내에 설치된 초음파 진동자의 작동 상태를 확인할 수 있다. 온도 모니터링부는 적외선 온도 센서를 이용하여 구현될 수 있다.

케이블 삽입부(130)는, 초음파 발진부(120) 및 발열체에 전력을 공급하기 위한 케이블을 삽입할 수 있도록 하는 역할을 한다. 물론, 케이블 삽입부(130)에는, 온도 모니터링부가 설치되는 경우 온도 모니터링부에 대한 전력 공급 케이블도 삽입될 수 있다.

이상 설명한 본 발명은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 스캔 방식의 수중 침투형 초음파 멸균기의 구성을 나타내는 도면.

<도면 중 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100: (본 발명의 일 실시예에 따른) 주파수 스캔 방식의 수중 침투형 초음파 멸균기

110: 초음파 발진부

120: 하우징

130: 케이블 삽입부

Claims (6)

1. 주파수 스캔 방식의 수중 침투형 초음파 멸균기로서,

   (1) 초음파 진동자와 진동판으로 구성되어 하이파워 드라이버에 의해 주파수를 발생하며, 여러 대역의 주파수를 스캔 방식으로 조사하는 초음파 발진부;

   (2) 초음파 살균 효과를 증대시키기 위하여 부가적인 열을 발생시키며, 직육면체 형태의 하우징 내부 모서리에 설치되는 발열체; 및

   (3) 상기 초음파 발진부, 및 상기 발열체를 내장하며, 수중 침투가 가능하도록 구성되는 직육면체 형태의 하우징을 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 스캔 방식의 수중 침투형 초음파 멸균기.
2. 제1항에 있어서,

   상기 초음파 발진부의 온도를 감지하여 상기 초음파 진동자의 작동 상태를 확인하는 온도 모니터링부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 스캔 방식의 수중 침투형 초음파 멸균기.
3. 제1항에 있어서,

   상기 초음파 발진부 및 상기 발열체에 전력을 공급하기 위한 전력 케이블을 삽입하는 케이블 삽입부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 스캔 방식의 수중 침투형 초음파 멸균기.
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,

   상기 초음파 멸균기의 살균 시간, 살균 온도, 및 살균 주파수를 조절할 수 있는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 주파수 스캔 방식의 수중 침투형 초음파 멸균기.

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